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现代涂料与涂装!#$!%&’(*!+,-&.—$(/+!-&.0!*+!+!(/+!-&.0!—$!(-&..*!+,-&.*+!&磷化渣#!12/+!-&.0!*(/+!-&.0!*.+!&—$磷化膜12!(/-&.0!・.+!&*.+,-&.图3磷化渣形成的反应机理#引言金属涂装前磷化处理可以提高涂膜的附着力和耐腐蚀性,因此被广泛采用。在磷化处理的过程中,伴随着磷化成膜反应进行的同时,会不断产生磷化渣沉淀物。这些沉淀物如果不及时从槽液中清除,不但会使磷化液遭受污染,使用寿命缩短,而且会影响磷化膜质量和整车的涂装质量。为了保持槽液清洁,提高磷化质量,必须尽可能减少渣的产生。对已生成的渣,可使用专门的除渣设备不断地将其除去,以保证槽液始终处于动态平衡的良好状态。本文将磷化渣产生的原因、危害、控制方法、传统的和新发展的几种除渣方法的特点及其操作控制要领做一简述。!磷化渣的产生磷化渣的主要成分是磷酸锌和磷酸铁的混合物,它是磷化液与金属表面发生化学反应时的必然产物之一。其反应机理如图3所示。由式!4#可知,当钢铁件与磷化液接触时,首先铁被酸溶解,溶解下来的铁离子一部分参与成膜反应形成12!(/-&.0!・.+!&磷化膜成分,而另一部分铁离子则被氧化成(-&.沉淀,从溶液中析出形成磷化渣。另外,如果反应过程控制不当,就会造成过中和现象,导致过量的磷酸锌沉析出来,形成富锌磷化渣。$磷化渣的危害当磷化液中的渣含量逐渐增多时,容易吸附在车身上,这些渣容易引起涂层早期起泡和脱落,并且降低了整车涂层的附着力和抗腐蚀能力。磷化渣被带入电泳槽后会污染电泳槽液,造成超滤膜的阻塞,降低超滤膜的使用寿命。阻塞喷咀及循环管道,造成不必要的翻槽。易阻塞热交换器,过多的硝酸清洗不但会缩短热交换器的寿命,而且会有硝酸漏入磷化液中的危险。磷化渣的控制%#磷化液类型的选择磷化渣的产生量与磷化液的类型有密切关系,不同的磷化液所产生的渣量有很大的区别。因此,选择合适的磷化液可以降低磷化渣的产生量。一般高锌磷化液产渣量为543678!;低锌磷化液产渣量小于,678!;加入柠檬酸、酒石酸或其他络合剂的低渣磷化液一般为!#4!#9678!。使用镀锌板和适用于镀锌板的磷化液,产渣量非常小,槽液可保持透明碧绿。%!促进剂的类型及加入方式采用不同的促进剂,渣的产生量也不同。亚硝酸钠溶液:+值在3!左右,磷化液的:+值在,左右,加入时易产生渣;氯酸盐也如此,使用羟氨基化合物作为内含促进剂和双氧水及最新开发;.有机促进剂对产渣量无明显影响。对于亚硝酸钠等作促进剂的磷化液,渣的产生与促进剂的加入量和加入方式有很大关系。促进剂的加入量越大渣就越多,一次性加入太多促进剂也会造成过量的渣产生,理想的方式是用滴加泵来添加。滴加泵可有!台,3台随车身节拍添加,3台人工可以调节。促进剂的加料口和磷化液的加料口应相距38以于淑霞陈慕祖周杰(上海大众汽车有限公司,!3=9摘要简述了磷化渣产生的机理、危害、控制,给出了几种除渣系统的特点及控制要领。关键词磷化渣控制除渣系统分类号?$,@#3磷化渣的控制与清除上以防!种浓缩液互相反应,形成大量的渣。#$%中和剂的加入方法磷化中和剂加入方法不适当也会造成沉渣过多。中和剂加入时的浓度应尽可能稀,加入速度尽可能慢,并要加在湍流区。如快速加入浓的中和剂会产生大量很细的新生态渣,这种渣容易吸附在车身上而难以被水冲掉,从而影响电泳涂装的质量。#$#温度的控制温度越高,渣的产生量也越多,当温度高于%&时,特别是热交换器局部过热,会产生过量的渣,堵塞热交换器。热交换器应设计成!级加热形式,第’级先将(&的热水降低到&,然后再加热磷化液。#$设备的选择为防止磷化渣过量产生,首先可根据涂装线的生产能力、场地大小、投资费用等条件来选择适当的磷化除渣设备。另外为保证除渣系统的效率,磷化槽的合理设计也很关键,循环搅拌必须均匀,避免有死角,使槽底无法形成磷化渣的堆积。如将槽底设计成多个锥形体,可便于渣的沉降,并采用自动程序,分别定时从各个锥体中将含渣溶液送到除渣设备中,可使设备除渣效率大大提高。#$&结渣剂的添加磷化渣太细时容易吸附在车身上而冲洗不掉,因此在生产前必须先加入结渣剂,结渣剂的作用是使细小的渣颗粒形成絮状的大渣粒,很容易从车身上被冲洗下来。结渣剂的加入量很少,一般只要加入#’*+#!*的量即可。#$’施工方式的选择在喷淋式磷化过程中,只有少量铁离子能进入磷化膜,大部分被溶解的铁离子氧化后形成磷酸铁沉渣。在浸式磷化中,磷化膜中的磷酸锌铁高达(,,溶解的铁离子大部分进入磷化膜,残渣显著下降。同时磷酸锌铁的抗碱蚀性能好,较适用于阴极电泳涂装,因此大型生产线大多选择浸式磷化。磷化渣的监测为了解槽液中的含渣量,需要定时进行监测。若采用质量法,费工费时,且程序繁杂。建议采用一种特别的’-.有刻度的锥形量筒。取’-.槽液于锥形量筒,分别在/-01和2-01各读’次含渣量,!次之差表示渣的沉降速率,2-01时的读数代表含渣量,通常要求小于’-.34,此时槽液中的渣的质量分数为2#5’67以下。控制得较好的生产线可以做到小于/-.34。&磷化渣的清除目前磷化除渣的方式大致有以下几种:&$(定期翻槽沉淀除渣法当磷化槽内的渣积累到一定浓度后,将磷化槽液打入备用槽,静置’!8,待磷化渣沉降后,将上层澄清溶液打回磷化槽。该方法操作简单,设备少,这是早期及一些小型磷化槽普遍使用的方法,翻槽周期的长短可根据产量和槽中渣含量而定,这种方法需停产进行,时间长,浪费大,而且除渣不彻底。渣液中的固体含量很低,一般仅在’,+!,。而且大量的含渣溶液也不易处理,易造成二次污染。目前除个别小单位外,大型生产线基本上不采用此方法。&$!斜板沉淀板框压滤除渣系统%年代所建的大型前处理线大多采用斜板沉淀板框压滤除渣系统,该设备的组成部分有:斜板沉淀塔、浓缩塔、板框压滤机、往复泵等。磷化液经泵打入斜板沉淀塔,上层澄清溶液溢流回磷化槽,下层磷化渣滑入底部,并定时排入浓缩塔,如能定时通入压缩空气振动斜板,可以促进渣的排放。经浓缩后的富渣溶液再打入板框压滤机,压滤出的清液返回磷化槽。当压滤机的压力达到一定值时,说明已充满渣饼,此时,人工打开板框,一块块清除渣饼。一般板框压滤机的渣容量约为’9:,连续工作’$8可获渣饼约’9:,处理量约为2-238,所得到的磷化渣含水量为7/,;质量分数左右。该设备的特点是处理量较大,效率较高,渣饼含水量低,设备运行比较可靠,应用比较广泛。不足之处是设备占用空间大,拆卸和更换过滤布比较麻烦。而且板框压滤机采用人工操作,难以实现自动化,磷化渣的分离效率不太高。约有总渣量的!,仍返回槽中。斜板沉淀塔的渣出口易阻塞,常常要用压缩空气吹。&$%转鼓真空吸滤式除渣系统它的主要组成部分有绕带式转鼓真空过滤机、沉渣泵、清液泵及控制箱等。其中的主要部件转鼓的长度与直径比为’=!到!=’,滤布蒙在转鼓外表面。转速为!+23-01,每旋转一圈,过滤布表面的任一部分都依次经历过滤、洗涤、吸干、吹松、刮渣等阶段。它的工作原理是通过调节真空泵使滤布表面的真空度达到7+/2#29?@,同时转鼓带动滤布旋转,在滤布外表面形成真空负压,使磷化渣吸附在滤布外表面,磷化清液被送入滤液罐,当滤液罐液位处于一定高度,滤液罐内的浮球开关开启,清洁的磷化液推开单向阀经储液槽返回主槽。转鼓外表面所形成的渣饼厚度一般为7+$--,滤饼含水量为/,;质量分数左右。该设备的特点是操作简单,效率高,占地面积小。不足之处是有效过滤面积较小,其有效面积只占整个面积的2,+7,。真空操作时过滤推动力不大,且!#$现代涂料与涂装滤饼洗涤不够充分,磷化液损失大。对于处理液内固体物含量较大时比较适用。滤布堵塞后必须更换。较适用于小型生产线。#$倾析卧螺离心除渣系统高速倾析卧螺离心机是一种坚固转筒式螺旋离心机,离心力使固体颗粒加速,最大可获得大于重力$倍的离心力,从而达到固液分离的目的。它具有可变的转筒速度和差转速度,调节转筒速度可以决定固液分离的速度。而螺旋差转速度对处理量、固体在转筒内的停留时间和固体排入转筒的速度都有影响。这%个因素对可分离固体的数量、干燥程度和液体的澄清度有着决定性的影响。高速倾析卧螺离心机的工作过程大致如下:磷化液通过固定的中央输料管,经分配室通过螺旋输送机的出料口进入转筒,在离心力作用下,磷化渣开始沉积到转筒壁上,螺旋输送器以与转筒圆转速相异的速度旋转,将固体向锥端方向推送,干燥的固体从转筒锥端上的开孔排出。澄清的液体流向转筒圆柱端,经可调堰板溢出,流入集液槽,由泵打回磷化槽。调节差转速度可以改变固体在转筒内的停留时间,从而可以决定磷化渣的含水量。该方法的分离效率高,磷化渣含水量低,操作简单方便。在小型生产线上可以直接使用,大型生产线如果配以磷化渣的浓缩系统如斜板沉淀塔,可以选用较小型号的倾析离心机,以节省投资。该设备的不足之处主要是投资大。这种离心机可以分离黏性很大的液体,用以磷化去渣有大材小用之嫌。此外,噪声很大是其主要缺点,因此应用并不广泛,仅个别生产线在使用。#%全量过滤式自动除渣机全量过滤式自动除渣机的外型尺寸约为&#%’(&#!’(&#!’,是一种连续自动进行的过滤系统。该系统使用时不需要对槽液进行渣浓缩,生产的同时直接将磷化液输送到过滤器内,含渣的磷化液在压力作用下透过滤纸变得澄清透明后排回磷化槽,磷化渣留在滤纸上,当滤纸上的渣饼达到一定厚度后,磷化液输送回路自动切断,由$#(&*+的压缩空气吹出,挤出渣中的水分,然后除渣机自动开启,滤纸自动卷动,将渣饼刮到小车内。所得磷化渣的含水量为,左右。该系统采用西门子程序控制,可全面实行自动定时控制,除渣效率高,劳动强度低,处理能力强,占地面积小是其特点。但投资费用高,管理和维修难度较高。对压缩空气和自来水压力要求都较严,自来水压力要大于!#-.(&*+才能稳定工作。如果采用锥形槽底轮流间歇排放的浓缩渣方法,其除渣效果将会更好。该设备在北美应用较多,国内只有少数单位在使用,效果不错。#逆向过滤式自动压渣系统该装置是由日本帕卡设计工程公司最近推出的一套全新的过滤系统。系统示意图如图&所示。设备的主要部件有逆向(*/过滤器、渣浓缩槽、压渣机等。流程说明:富渣磷化液通过泵从*/过滤器底部打入,*/过滤器内含有0根过滤网袋,过滤袋的安装与传统的安装方式相反,装在金属网的外面,澄清的磷化液透过过滤网袋返回磷化槽,磷化渣则附着在过滤网袋的外表面,经!1的运转后,渣附着使过滤器压力上升,滤液量开始减少,此时逆洗程序自动开始。滤液出口阀关闭,过滤泵停止,逆洗压缩空气阀门自动打开,经&2后表面附着的磷化渣被压缩空气吹落排入浓缩槽内,%3$’45后程序自动返回过滤行程。浓缩槽内的浆液被泵打入压渣机进行加压过滤,然后再通气脱水,澄清的磷化液在压力作用下透过滤纸返回磷化槽,磷化渣被压成固体渣饼排出。所得磷化渣含水量约$,。该装置通过电脑自动控制,控制程序可根据需要调整。磷化液含渣量为&(&6.3!(&6.时也能有效除渣,是一种全量过滤式磷化除渣机。由于其单向流动的特点,因此操作十分简单,且槽液处理量大,为0’%71。不足之处是渣饼含水量偏高,*/过滤网袋拆卸较麻烦。较适用于大型自动涂装线。*/过滤网袋的使用寿命为!3%+。&磷化渣的处理目前在国内,磷化渣主要被作为生产废物直接弃掉,造成二次污染。近年来随着人们环保意识的增强,国内外关于废物处理和再生利用的各项法规逐步实施,对废物的处理要求也越来越高。一种非常有效的图!逆向过滤式自动压渣系统流程示意图现代涂料与涂装!#$!#$现代涂料与涂装张宇飞危琦王海%江铃汽车股份有限公司,南昌&&’(摘要介绍了全顺汽车涂装线的设计思路,对其工艺和质量做了详细的阐述。关键词涂装线工艺技术改造分类号*$&+#!的技术改造及工艺调试方法是将磷化渣集中起来,提炼出其中的金属锌,最后的废渣则可以用来筑路而不污染环境。欧洲,-./011.2-345公司与67898:122公司合作,曾将&:含水量;左右的磷化渣进行处理,提炼出’;:金属锌,另’=:渣土用于